虽然对于上述的物质分布，在特定的情况下具有理论进行估计。如对于平面蒸发-凝结换热器中液膜厚度，常用Nusselt公式进行计算
4
l
v－1/4
fg
－l
（1）
然而，对于热管，目前还没有成熟的液膜计算公式。对其测量也是一个有待研究的课题。
ECT是一个新型测量技术，已开始被引入两相流的测量中。ECT用一定数量的电极环绕被测空间。当测量空间的物质分布引起相应的介电系数变化时，环绕的测量电极间便呈现极间电容的相应变化。根据测量的电容，
24
《工业加热》第35卷2006年第4期便可以通过图像重建方法，重建出被测域内的物质分布。物质分布和测量的电容之间通常呈现复杂的非线性关系。然而，在成像方法上，为简化问题，常常将上述的复杂关系简化为线性关系加以近似，即：
为线性
系数矩阵，为重建中代表物质分布的图像向量。
为图像中的像素数目。
对应于
＝
的转置矩阵。LBP虽然快速简单，但
是成像质量较低。而通常，成像质量可以通过多种方法得以改善。例如迭代法就是一个最常用的有效方法。其公式如下
＝
＋（
）（
－和仿真电容
加热设备松弛因子。虽然迭代成像法对复杂分布的的成像十分有效，但不加控制的迭代方法（例如将迭代步长
《工业加热》第35卷2006年第4期入口边界为：第一相为常温下空气，入口速度10m/s，湍流强度为5.58%，湍动能取0.467，耗散率取0.108；第二相为粒子相，粒径0.06mm，入口速度9m/s，容积分数0.01。
出口边界：自由出流（outflow）。
固壁边界：壁面为无滑移边界条件，近壁区采用标
3
准壁面函数法。计算采用非结构化网格，网格节点共有
（
）
2
£-
（5）
120722个。根据以上条件，计算出浓缩器内浓度分布。
式（5）中
2
为2的范数。
2.2CFD仿真结果
图2为一典型截面上粉粒体径向分布图，即浓度分布图。其基本特征是：粉粒体在壁面处最浓，沿径向逐渐变稀疏，而且沿周向不均。实际上在进口管的对面方向（即图2中的底部）浓度最高。此特征与经典的旋流分离器的理论相符合。然而，在进口附近发现固体浓度较低。这可能是进口处的特殊结构造成的不均匀现象，对此现象还有待进一步研究。
随着计算流体力学（CFD）技术和计算机能力的迅速发展，数值模拟正在成为两相流研究的非常有效的方法。在本研究中，与ECT研究并行，我们也对两相流中薄层的现象进行了CFD的研究，并且将二者的特点进行了比较和互相验证。
1旋流分离器中流动的CFD仿真
1.1数值仿真的模型和仿真条件
在本文的研究中应用CFD软件Fluent对旋流分离器中的流动和固体浓度分布进行计算。
旋流分离器的简图见图1。其进口尺寸为25mm×10mm，筒体内径40mm，锥体高度17mm，下行管高度220mm。
图2粉粒体的径向分布
2两相流中薄层的ECT测量
图1分离器简图
本文在定常条件下对浓缩器内各相速度场和速度场进行数值模拟。控制方程如下：
连续性方程气相
g
2.1试验及测量系统
供ECT测量的气力输送系统见图3。空气作为输送气体，直径为0.06mm的煤粉作为固体介质，其物质密度为2120kg/m3。试验中采用了多种供料率，使风道中的固体浓度在0.1%和5%之间变化。风道的进口空气速度固定为15m/s。
＋
g
＝0g）
（6）
固相
s
＋
s
＝0s）
（7）
动量方程气相（（固相（＋
ｓ
・（
ｓ
）＝ｓ
s
ｇ
p）
・（
ｇ
）＝ｇ
g
＋
g＋
ｇ
（8）＋
s
（（9）ｓg）
由于工作温度为常温，故此省略了能量方程。
图3气力输送和ECT测量系统
热管及ECT测量系统见图4。热管的内径为8mm，
25
《工业加热》第35卷2006年第4期高度为300mm。酒精作为沸腾/凝结换热工质。热管底部使用电热丝加热。控制加热量的加热电压变化范围为30～140V。热管顶部的冷水夹套中通以冷却水，促使热管
中上升的蒸汽凝结。
2.2
结果与讨论
图5(a)显示了ECT测量的旋流分离器中固体浓度分布的2D图像。图5(b)是(a)中各个图像对应的等值线分布。从图5中可以看出固体浓度一定的分布规律。旋风分离器中心区域基本为空场。朝向边壁固体浓度增加。测量结果与CFD计算结果吻合良好。图5(c)是在一定时间段内测量的2D图像叠加形成的3D图像，从中可以分析流动与分布的整体特征。
图6是在热管系统上测量的ECT图像，显示了热管内部液膜在截面上的分布情况。图6的上端一行显示了液膜的2D图像，下端一行显示相应的3D图像（Matlab的SurfaceMap）。图6中可以看出，当加热强度从40V增加到140V的过程中，液膜厚度
图4热管及测量系统
5
26
加热设备《工业加热》第35卷2006年第4期高风温点火燃烧器中煤粉气流着火燃烧过程的数值模拟
陈
（1.北京科技大学
燕1,2，王恒1，赵立合1，冯武军3
海外工程部，北京100088；
机械工程学院，北京100083；2.中国首钢国际贸易工程公司
3.北京市科学技术委员会，北京100101）
对一种新型电站锅炉无油点火煤粉燃烧器的着火燃烧过程建立数学模型，利用CFX软件对高温空气直接加热点燃煤粉气流的过程进摘要：
行了数值模拟，得到了点火室内温度场和浓度场分布，并且重点讨论了不同煤粉浓度对煤粉气流着火的影响。计算结果表明，在一定的运行条件下，煤粉气流的稳定着火只发生在一定的煤粉浓度范围内。所进行的理论模拟计算与现场试验结果具有良好的一致性。关键词：燃烧器；煤粉；燃烧；数值计算；无油点火技术中图分类号：TK16憲文献标识码：A文章编号：1002-1639(2006)04-0027-04
TheNumericalSimulationonIgnitionofPulverizedCoalbyHighTemperatureAirCHENYan1,2,WANGHeng1,ZHAOLi-he1,FENGWu-jun3
（1.UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.ChinaShougangInternationalTradeandEngineeringCo,.Beijing100088,China;3.BeijingScienceandTechnologyDevelopmentCommission,Beijing100101,China）
Abstract：Amathematicalmodelforpulverizedcoalignitionandcombustioninanewcombustorforstationboilerhasbeenestablished,andthenumericalpredictionshavebeenachievedbyusingCFXsoftware.Thepaperfocusesthediscussiononeffectofcoalconcentrationonpulverizedcoalignition.Thenumericalpredictionresultsshowastableignitionofcoalpowderstreamonlytakesplaceinarangeofcoalpowderconcentrationincertainoperationcondition.Thetheoreticalpredictionresultshavealsogotagoodagreementwithexperimentalones.Keywords:combustor；pulverizedcoalignition；combustion；numericalcomputation；oil-freeignitiontechnology
在众多的电站煤粉锅炉无油点火方式中，中频感应加热高温空气直接点燃煤粉气流技术由于采用加热与点
收稿日期：2005-12-20；修回日期：2006-04-11
基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目
（2003AA529280）
（1973-），女，内蒙古人，工程师，硕士，现作者简介：陈燕
从事燃烧技术的管理和研究工作.
燃分开，实现中心首先着火，进而点燃煤粉气流，因而具有防器壁结焦，点火过程便捷，并且锅炉启动时电除尘器能够正常工作等优点，所以有着良好的应用前景。
本文对高温空气点火燃烧器建立模型，采用CFX软件进行数值模拟计算，得到不同工况下，各种参数（包括一次风中的煤粉浓度、一次风速度、高温空气流速、高温空气初温和初始氧浓度等）对点火过程的影响，为燃
m；
,
3结论
p
本研究应用了CFD仿真和ECT测量方法，对两相流
中比较典型两个设备中的薄层物质分布进行了研究。ECT数据与CFD计算呈现良好的一致性。热管液膜的ECT测量与经典的公式计算值在低加热率情况下吻合良好。从研究结果可知，ECT在优化的成像方法下，能够测量很薄的物质分布。在本研究中，对于薄膜的测量突破了常规ECT的空间分辨率。由于ECT对多相流中薄层的物质分布测量的适应性，从而扩展了ECT的应用范围。
当加热功率增加时，ECT测量和Nusselt计算值有偏差，对此本文进行了初步分析。而确切的原因，还有待进一步深入的研究发现。
致谢：论文作者感谢国家自然科学基金委的支持。
符号表：
为敏感场；
ΪÖØÁ¦¼ÓËÙ¶È
fg为汽化潜热，J/kg；
2
v'
,m/s2；
c为长度，
为第
l为液体导热系数，W/m
・℃；
27
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